Tinjauan

1
Tinjauan

• Microprocessor
• Litar bersepadu yg dibina di atas lapisan silikon
  kecil (cip silikon) yg merupakan teras kpd
  microcomputer
• Mengandungi berjuta-juta transistor yg saling
  bersambungan melalui superfine traces of
  aluminum
• Transistor2 bekerja bersama utk menyimpan dan
  memanipulasi data agar microprocessor boleh
  melaksanakan pelbagai fungsi dgn meluas
• Konsep dalaman microprocessor telah bertukar
  tahun demi tahun
• Microprocessor digunakan utk dua sistem umum
  iaitu
• general purpose computing systems
• embedded control applications
• autos, ovens, phones, toys, . . .
• these are called microcontrollers
• Apakah perbezaan ant mikrop dan mikroc?

2
Microcontrollers
Microcontrollers menyepadukan semua komponen2
(control, memory, I/O) sistem komputer dlm satu
litar bersepadu. Microcontrollers are intended
to be single chip solutions for systems requiring
low to moderate processing power.
Microcontroller
3
Tinjauan

• Senibina mikrop
• Struktur yg mberitahu bgmn kerja dilakukan dlm
  mikrop. Kebanyakkan mikro melakukan kerja hampir
  sama dgn cara yg berlainan menggunakan senibina
  yg berbeza.
• Tiga perbezaan utama mikrop
• Panjang data word
• Saiz memori yg blh dialamatkan secara terus
• Kelajuan perlaksanaan arahan

4
Tinjauan

• Perbezaan yg lain..
• Bil register yg sedia ada kpd pengaturcara
• Jenis register yg sedia ada kpd pengaturcara
• Jenis arahan yg sedia ada kpd pengaturcara
• Jenis mod pengalamat yg sedia ada kpd
  pengaturcara
• Jenis litar sokongan yg sedia ada kpd pereka
  sistem
• Kesesuaian kpd perisian pembanguanan, sistem,
  perkakasan, aplikasi, utiliti yg sedia ada
• Kesesuaian dgn sistem pembangunan perkakasan.

5
Sejarah

• Sejarah microprocessors pendek ttp
  memberangsangkan
• Dlm 1969, kompeni Jepun (Busicom) berbincang dgn
  Intel dan menyuruh mereka membina satu set cip
  custom utk hand-held calculator
• Intel mencadangkan single programmable chip
  (4004)
• Ia dikeluarkan dlm tahun 1971 yg merupakan
  microprocessor pertama didunia
• Hy 4-bit mesin yg mengandungi 2300 transistor pd
  16-pin chip, 45 arahan
• 50 KIPs(kilo instruction per second) slow drp
  ENIAC (100KIPs) tp ringan

6
Kemajuan

• Dlm tahun 1973, Intel mengeluarkan 8-bit
  microprocessor moden (slps 8008) yg pertama iaitu
  8080
• mengandungi 6000 transistor dan 64K memori yg
  boleh dialamatkan
• 10 kali lebih pantas drp 8008 (8080500KIPs atau
  2us)
• Selepas 6 bulan motorola pula memperkenalkan
  MC68000
• Digital Research mengeluarkan first general
  purpose operating system utk microprocessor, CP/M
  (control program for microprocessor) dlm thn 1975

7
Kemajuan

• Dlm tahun 1978, Intel mengeluarkan 8086 iaitu
  16-bit microprocessor yg mengandungi 29,000
  transistor
• 8088 setahun selepas 8086
• 8088/8086
• 400ns atau 2.5 MIPs (millions instruction per
  second)
• Addressed 1 M bytes of memory (1024KB or
  1,048,576 bytes)
• 4 to 6 byte instruction cache that pre-fetched
  instruction before executed
• Include multiply and divide instruction set
  (missing on earlier uP)
• 20,000 arahan Dipanggil CISC
• 1981 digunakan dlm komputer peribadi IBM

8
Pengenalan

• 4004 - 4bit (1971) 8008 8bit (1972)
• Xblh bthn lama sbg mikrop kegunaan am kerana
  r/btk prestasi yg terhad
• 8080 8bit (1973) 8085
• Bermulanya mikrop canggih
• Mikrop lengkap
• Kekangan dlm mikro 8bit
• Kelajuan perkakasan yg rendah
• Keblhn pengalamatan memori yg rendah
• Bil daftar utk kegunaan am yg rendah
• Set arahan yg krg power

9
Pengenalan

• 8086 16bit (1978)
• Mnyelesain kekurangan yg ada pd mikro 8bit
• Wujud krn permintaan pasaran utk penghitung
  berkelajuan tinggi
• Set arahan berkuasa tinggi
• Kefleksibelan pengaturcaraan

10
Pengenalan

• 8085 8086
• Cip2 pesisian 8085 bersesuaian utk 8086
• Teknik pengalamat memori pelbagai
• A/muka memori sama ttp sedikit penambahan isyarat
• Organisasinya sama ttp keperluan clocknya berbeza

11
Intel 8086

• Awal 1980an
• IBM memilih cip Intel sebagai otak utk komputer
  peribadi pertamanya.

12
Mikrop 80186, 80188

• Mikrop 186/188 mengandungi set inst yg sama dgn
  86/88, kecuali bbrp inst yg ditambah.
• 186/188 ialah versi 86/88 yg dipertingkatkan.
• Arahan baru yg dimasukkan ialah PUSHA, POPA, INS,
  OUTS, BOUND, ENTER, LEAVE.
• Hw yang ditambah ke 186/188 ialah clock
  generator, programmable interrupt controller,
  three programmable timers, programmable DMA
  controller, programmable chip selection logic
  unit, watchdog timer, dynamic RAM refresh logic
  circuit bbrp ciri tambahan.
• Hy satu shj perbezaan timing diantara 186/188 dgn
  86/88 iaitu ALE (Address latch enable -
  multiplexer output pin) akan muncul one-half
  denyutan jam lbh awal.

13
Mikrop 80286

• 286 ialah 86 yg dipertingkat dgn memasukkan
  memory management unit (MMU)
• MMU allowed memory resources to be allocated and
  managed by operating system dgn itu ia blh
  mengalamat sebyk 16MB ruang memori fizikal
  (8086/8088 gt1MB)
• 286 set inst yg sama dgn 186/188 kecuali inst
  tambahan utk MMU (15MB extra)
• Speed 250 ns (4 MIPs) with original 8 Mhz
  version
• Dgn MMU juga ia blh mengalamat sebyk 1GB memori
  maya.

14
Pemproses Pentium IA-32

• Merupakan pemproses yang mula diperkenalkan oleh
  Intel Corporation.
• Sekarang pemproses keluaran Intel dikenali
  sebagai Pemproses Pentium

15
Evolusi Penciptaan Pemproses Pentium

• 1985 - Pemproses IA-32 80386
• 1989 - Pemproses IA-32 80486
• 1993 - Pentium
• 1995 - Pentium Pro
• 1997 - Pentium II
• 1999 - Pentium III
• 2000 - Pentium 4

16
Pemproses IA-32
0
31
R0
R1
8 Daftar Tujuan Utama
 
R7
Struktur Daftar IA-32
17
Pemproses IA-32

• Lapan Daftar 32-bit yang ditandakan (R0 R7)
  adalah daftar tujuan-umum
• Digunakan untuk memegang data operand atau
  maklumat pengalamatan
• Senibina berasaskan model ingatan
• Gabungan kawasan-kawasan yang berbeza dalam
  ingatan yang dipanggil segment

18
Pemproses IA-32

• Segmen Kod (CS)
• Memegang arahan program
• Segmen Timbunan (SS)
• Mengandungi timbunan pemproses
• 4 Segmen Data (DS)
• Disediakan untuk memegang data operand

19
Pemproses IA-32
16
0
CS
SS
6 Daftar Segment
DS
Segmen Data
ES
FS
GS
20
Pemproses IA-32

• Pemproses menggunakan CS,SS, DS dan ES daftar
  segmen untuk mencapai kod, timbunan dan dua
  segmen data

21
Mikrop 80386

• 80386 merupakan processor pertama yang
  mengimplementasikan senibina IA-32.
• 286 yg dipertingkatkan, MMU dgn memory paging,
  32bit extended register, 32bit bus alamat data.
  Tiga version DX, SX EX
• Saiz fizikal memori 4GB (bersamaan 100,000
  typewritten, double spaced pages of ASCII text)
• Memori maya 64T. Memorinya berlebar 32bit blh
  alamat byte, word dword.
• Bertalianpaip yakni blh hantar alamat inst
  berikut dan data memori ke memori sistem ketika
  perlaksanaan arahan semasa. Ini memblhkan sistem
  memori mula mengambil arahan berikut atau data
  sblm arahan semasa selesai.

22
Mikrop 80386

• Cache memori
• Struktur IO sama 286 kecuali ketika protected mod
  yg mn protection bit map disimpan dgn TSS
• Set arahan dipertingkat kerana ada arahan
  beralamat 32bit.
• Sampukan dipertingkat dgn predefined interrupt
  dlm interrupt vector table diguna bersama MMS.
• MS ada tiga descriptor table iaitu GDT (global),
  LDT(local), IDT (interrupt)

23
Mikrop 80486

• Incorporated with 80386 like uP, 80387 numeric
  co-processor and 8kB cache memory system into one
  integrated package
• 80486 mengandungi unit pemprosesan integer dan
  titik apungan
• Sokongan memori 80486 adalah sama dengan 80386
• ½ instructions executed in one clock instead of
  two
• Ada bbrp arahan baru spt XADD, CMPXCHG dan BSWAP
• Ada BIST (built in self test)
• Ada test register utk test cache spt cache data,
  status dan control.
• 80486 membenarkan parallelism dan pipelining

24
Pentium

• Asal dilabel P5 atau 80586 sukar utk dpt
  hakcipta bagi nombor
• Sama macam 386/486 Cuma bezanya ia ada dual cache
  dan dual integer unit.
• 60 Mhz 66Mhz beroperasi pada 110 MIPs
• 100 Mhz 1½ clock beroperasi pada 150 MIPs
• 8kB instruction cache 8kB data cache (16kB
  cache)
• Pemproses fp dan dua unit pemproses integer U dan
  V
• Mode baru SMM
• Tambahan 5 arahan baru
• Versi terpantas 233Mhz Pentium dengan versi 3½
  clock

25
Pentium Pro (P6)

• Pentium yg dipertingkatkan
• Kapasiti dual cache dipertingkatkan,
• 3 integer unit Floating point unit
• 16K L1 cache, 256K L2 cache
• 3 execution engine (3 instruction at a time,
  which can conflict and still execute in parallel.
  Pentium 2 instruction as long as dont
  conflict)
• Tambahan dua arahan baru
• Perbezaan perkakasan hylah 2M paging dan 4 talian
  alamat tambahan yg memblh ruang alamat memori
  64GB (boleh mengalamat samada 4GB atau 64GB)
• Error detection code.

26
Pemproses Pentium II dan III

• Pemproses Pentium II menambah arahan MMX
• Arahan MMX menyediakan pemprosesan secara selari
  dalam operasi multimedia terhadap piksel yang
  menerangkan data grafik
• L2 cache speed at 133Mhz store 512kB
  information
• Pemproses Pentium III memperkenalkan arahan
  vektor (SIMD).
• Merupakan arahan untuk memproses operasi vektor
  pada data titik apungan
• Menggunakan socket versi 370 dinamakan flip-chip
  yg mempunyai kos rendah

27
Intel Pentium III

• Pentium III Processor
• 600 MHz, 9.5 M transistors
• 0.25u 5M process, 2.0V, 34.5W
• Dynamic Execution Superscalar pipeline
• 16/16 KB onchip I/D cache 512KB offchip 2 nd
  -level cache
• Up to 4GB of addressable memory space
• Dual Independent Bus (DIB) architecture

28
Pemproses Pentium 4

• Mempunyai kadar jam antara 1.3 hingga 1.5 GHz
• Set arahan IA-32 disokong sepenuhnya, termasuk
  arahan MMX dan SSE
• Arahan cache untuk memegang segmen laluan
  perlaksanaan arahan decoded, dikenali sebagai
  trace

29
Pemproses Pentium 4

• Trace boleh melebihi satu cabang dalam program
  asal
• Jika laluan ini diulang, perlaksanaan akan
  menjadi lebih cepat
• Pemeriksaan akan dibuat untuk memastikan cabang
  yang sama diambil apabila trace berulang
• RAMBUS memory technology instead of SDRAM
• Shift from aluminum to copper interconnection
  (better conductor increase clock frequencies)

30
Sejarah

• 1994
• Intel (worlds largest chip manufacturer) dan
  Hewlett-Packard mengumumkan utk membuat RD
  bersaman dlm senibina microprocessor 64-bit
• Codename MERCED
• 1996
• Microsoft promises to have a 64-bit version of
  Windows available for Merced

31
Sejarah

• 1997
• Intel dpt paten ukt teknologi EPIC
• Intel and HP talk publicly about Merced for the
  first time
• 1998
• Intel buys the 64-bit Alpha chip from Digital
• This is one of the few competitors in the 64-bit
  chip field
• 1999
• Intel delays shipment of Merced until mid-2000

32
Ciri2 dan Spesifikasi

• General Purpose 64-bit microprocessor
• Produced on 0.18 micron process technology
• reduce power usage
• raise operating frequency
• enlarge scale integration
• All current 64-bit microprocessors use either
  0.35 or 0.25 micron technology

33
Ciri2 dan Spesifikasi

• IA-64 (Intel 64-bit Architecture)
• Implements EPIC (Explicitly Parallel Instruction
  Computing)
• Fundamental Architecture Technology
• similar to RISC and CISC
• The compiler, not the processor, performs the
  paralleling of the instruction stream
• simpler architecture of the processor
• more registers in EPIC processor
• does not waste time on analysis of command stream
• New 64-bit instruction set
• Fully compatible with IA-32 (Intels x86 family)

34
Ciri2 dan Spesifikasi

• Registers
• 128 64-bit registers
• 128 80-bit floating registers
• 64 1-bit predicate registers

35
Ciri2 dan Spesifikasi
GPRGeneral Purpose Register
36
Ciri2 dan Spesifikasi

• Predication
• used to handle conditional branches

37
Ciri2 dan Spesifikasi

• Speculative Loading
• reduces processor idle times

38
Prestasi

• Pengoptimuman utk high-end workstations dan
  servers
• Bukan utk desktop atau laptop PCs
• Direkabentuk utk 64-bit operating systems dan
  software applications
• Boleh juga utk 32-bit software

39
Aplikasi

• Enterprise operating systems
• 3-D graphics, large dataset modeling
• Data warehousing
• High-end decision support systems
• Electronic commerce applications
• Electronic design automation

40
Persaingan

• Merced repeatedly delayed
• Currently projected for mid-2000 release
• Silicon Graphics releasing RISC-based chip every
  69 months through 2002, the expected release
  date of Intels Deerfield chip, the final IA-64
  implementation
• HP moving up release of PA-RISC 8600

41
Masa Depan MERCED

• Milestones
• Deliver Merced based systems to ISVs (Independent
  Software Vendors) this month
• Deliver Merced systems to a wider audience of
  OEMs (Other Equipment manufacturers) in a few
  months
• Planned mid-2000 release to general public

42
Masa Depan MERCED

• 8 Operating Systems to run on Merced
• 64-bit version of Windows
• Solaris
• HP-UX
• IRIX
• Novells Modesto
• SCO/IBM OS (codename Monterey)
• Tru64 (Compaqs Unix)
• Compaq Linux

43
Masa Depan MERCED

• Only 2 have not yet passed boot test
• Tru64 (Compaqs Unix)
• Should boot by end of April
• Compaq Linux
• Estimated retail price at release 5000

44
Masa Depan IA-64

• Three generations of IA-64 after Merced are
  currently being developed
• McKinley (Late 2000 release)
• Madison (2002)
• Deerfield (2003)
• All software written for each generation will be
  forward compatible to future generations

45
Masa Depan IA-64

• McKinley
• IA-64s first GHz machine
• Twice the performance of Merced
• Will contain super-fast I/O subsystem
• Large memory
• Will fit almost all databases within it
• Allows for high speed queries and other database
  executions

46
Masa Depan IA-64

• Madison
• Takes IA-64 from high-powered workstation to the
  desktop PC

47
Masa Depan IA-64

• Madison
• Uses .13 micron technology
• 0.13 micron is the smallest possible size of a
  component on a chip
• Opposed to previous .18 micron technology
• Smaller and faster chip than its predecessor
• Uses less power than .18 micron technolgy
• .18 micron technology allows tens of millions of
  transistors per chip, .13 micron technolgy
  hundreds of millions

48
Masa Depan IA-64

• Deerfield
• Scaled down version of Madison
• Targeted to be first low cost IA-64 machine
• will begin the elimination of IA-32

49
Pengkomputeran Masa Depan

• Ia dikenali sbg UltraScale Computing antaranya
• Swarm Computing using cellular automata
• NeuroComputing building human brain like
  structures
• Quantum Computing individual bits are
  represented by single electrons
• DNA Computing using biological processes to
  perform computing tasks

50
Result

• We live in exciting times the pace of change is
  accelerating to the point that it is difficult to
  predict even 5 years ahead
• This class is your ticket into this changing
  world of computers
• You will learn how computers are designed and how
  they operate today
• So, you can begin to appreciate how they will be
  designed and how they will operate tomorrow